(57)【要約】【課題】超音波モータの効率向上とトルクを増大させることができるステータを提供することである。【解決手段】ロータに接する振動片を圧電素子によって振動させて前記ロータを駆動する超音波モータのステータにおいて、該ステータが円形であり、前記振動片が該円形のステータの周方向に配置され、前記振動片と該ステータの固定部分との間に薄肉の振動分離帯を設け、該ステータの直径方向での前記振動分離帯の位置が、前記振動片と前記ロータとの接触点よりも外側であることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータに接する振動片を圧電素子によって振動させて前記ロータを駆動する超音波モータのステータにおいて、
該ステータが円形であり、前記振動片が該円形のステータの周方向に配置され、
前記振動片と該ステータの固定部分との間に薄肉の振動分離帯を設け、
該ステータの直径方向での前記振動分離帯の位置が、前記振動片と前記ロータとの接触点よりも外側である
ことを特徴とする超音波モータのステータ。
【請求項２】
ロータに接する振動片を圧電素子によって振動させて前記ロータを駆動する超音波モータのステータにおいて、
前記振動片と該ステータの固定部分との間に薄肉の振動分離帯を設け、
前記振動分離帯の向きが、該ステータと前記ロータとの間の押付力と垂直な向きとは異なる
ことを特徴とする超音波モータのステータ。
【請求項３】
ロータに接する振動片を圧電素子によって振動させて前記ロータを駆動する超音波モータのステータにおいて、
前記振動片と該ステータの固定部分との間に薄肉の振動分離帯を設け、
さらに、前記振動分離帯に貫通孔である窓を設けた
ことを特徴とする超音波モータのステータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載のステータを備え、前記ステータによって前記ロータを駆動することを特徴とする超音波モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波モータのステータに関し、詳しくはロータに接するステータの形状に特徴を有する超音波モータのステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁力を使わずにステータ側の圧電素子の振動により、そのステータに接するロータを駆動することができる超音波モータの開発が進んでいる。
【０００３】
超音波モータではステータの数やロータの形状を工夫することによって様々な用途に用いることができ、たとえばディスク型やリング型のロータがすでによく知られている。また最近では、ロータを球体にした球面超音波モータの開発も進んできている。
【０００４】
このような超音波モータのステータは、たとえば平板円環状の圧電素子の所定個所を所定方向に分極させてＡ相およびＢ相を形成して圧電素子部材とし、この圧電素子部材のＡ相、Ｂ相ごとに設けた駆動電極に対して所定電圧を印加して圧電素子部材上の弾性体の振動片にて進行波の振動を発生させる。ステータに接するロータはこの振動片の振動にて駆動される。
【０００５】
特許文献１や特許文献２には、従来の超音波モータのステータの形状が開示されている。この従来のステータの構造について図１３を参照して以下に説明する。
【０００６】
図１３は、従来の超音波モータのステータの斜視図である。
【０００７】
従来のステータ２０３は、図１３に示すように、円板状であり、その表面のロータに押し付ける面には、ステータ２０３の円周に沿って多数の平らな形状の振動片２３３が設けられている。これらの振動片２３３のそれぞれはスリット２３３ａによって形成されている。また、振動片２３３と、外部に固定されるステータ２０３の固定部分２３４との間には、薄肉の振動分離帯２３３ｂが設けられており、振動片２３３が振動しやすくなるように構成されている。
【０００８】
これらの振動片２３３の下には圧電素子部材が設けられており、その圧電素子部材の圧電素子は電圧印加によって伸縮し振動片２３３を振動させる。このステータ２０３を用いた超音波モータでは、この振動片２３３の振動を制御することによって、振動片２３３に押し付けられたロータを任意の方向に回転させることができる。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−８０７９３号公報
【特許文献２】特開２０００−２７０５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来から超音波モータでは効率をより向上させてトルクを増大させることが課題となっていた。しかし、従来の超音波モータのステータ２０３は、図１３に示したように、平らな円板状のステータ形状であり、その振動片の所定箇所をロータに押し付けることによってロータを駆動しているため、トルクの増大をねらいロータの押付力を大きくすると、ステータの変形により振動が阻害されてしまい、トルクが低下する問題があった。
【００１１】
本発明は上記の点にかんがみてなされたものであり、押付力に対して振動が阻害されにくい形状とすることで超音波モータの効率向上とトルクを増大させることができるステータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、ロータに接する振動片を圧電素子によって振動させて前記ロータを駆動する超音波モータのステータにおいて、該ステータが円形であり、前記振動片が該円形のステータの周方向に配置され、前記振動片と該ステータの固定部分との間に薄肉の振動分離帯を設け、該ステータの直径方向での前記振動分離帯の位置が、前記振動片と前記ロータとの接触点よりも外側であることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、ロータに接する振動片を圧電素子によって振動させて前記ロータを駆動する超音波モータのステータにおいて、前記振動片と該ステータの固定部分との間に薄肉の振動分離帯を設け、前記振動分離帯の向きが、該ステータと前記ロータとの間の押付力と垂直な向きとは異なることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、ロータに接する振動片を圧電素子によって振動させて前記ロータを駆動する超音波モータのステータにおいて、前記振動片と該ステータの固定部分との間に薄肉の振動分離帯を設け、さらに、前記振動分離帯に貫通孔である窓を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ロータに接するステータの形状を従来と異ならせることによってトルクを増大することができる超音波モータのステータを提供することができる。
【００１６】
すなわち本発明によれば、ロータをステータに押し付ける押付力に対する耐性が向上し、振動片の振動が阻害されにくいため、より大きな押付力を加えることができ、超音波モータのトルクを増大させることができる。
【００１７】
また本発明によれば、ステータによるロータの保持力および剛性が向上し、ステータとロータとの接触状態がより安定するという効果もある。
【００１８】
また本発明によれば、ステータに設ける圧電素子の面積を大きくすることができ、超音波モータのトルクを増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態による超音波モータの概略を示す斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態による超音波モータ１は、球体であるロータ２をステータ３上に設けて回転させる。
【００２２】
ステータ３のロータ２と接する面には後に図３に示す多数の振動片３３が設けられており、この振動片３３が振動して進行波を発生し、これによってロータ２が回転させられる。またステータ３は、台座４に固定される。
【００２３】
図２は、図１に示した超音波モータ１の側断面図である。
【００２４】
本実施の形態では、図２に示すように、ステータ３はネジで台座４に固定されるが、本発明はこの実施の形態に限られるものではなく、ステータ３はどのように取り付けられるものであってもよい。
【００２５】
図３は、図１に示したステータ３を、ロータ２の接触面から見た斜視図である。
【００２６】
また図４は、図１に示したステータ３を、ロータ２の接触面から見た平面図である。
【００２７】
さらに図５は、図４に示したステータ３のＸ−Ｘ断面図である。
【００２８】
図３に示すように、ステータ３は、円錐形の先端を切りとってくぼませた形状（以下「かご型」という）であり、そのくぼんだ部分にてロータ２と接触するように構成されている。
【００２９】
図３、図４、および図５を参照してわかるように、ステータ３のロータ２との接触面には多数の振動片３３が設けられている。これらの振動片３３のそれぞれはスリット３３ａによって形成されている。また、振動片３３と、台座４に固定されたステータ３の固定部分３４との間には、薄肉の振動分離帯３３ｂが設けられており、振動片３３が振動しやすくなるように構成されている。
【００３０】
振動片３３の下には圧電素子（図示せず）が設けられており、その圧電素子は電圧印加によって伸縮し振動片３３を振動させる。超音波モータ１では、この振動を制御することによってロータ２を任意の方向に回転させることができる。
【００３１】
次に、本実施の形態の効果について図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図６は、図１３に示した従来のステータ２０３がロータ２と接する部分を拡大して示す断面図である。
【００３３】
また図７は、図３に示した本実施の形態のステータ３がロータ２と接する部分を拡大して示す断面図である。
【００３４】
超音波モータでは、進行波を生じさせたステータにロータを押し付けて摩擦力により駆動力を得るため、振動片とロータとの接触の強さが大きい方が超音波モータのトルクを増大させることができる。
【００３５】
ところが従来のステータ２０３では、図６に示すように、振動片２３３とロータ２との間の押付力を大きくしても、図６に二点鎖線で示すように振動分離帯２３３ｂが撓んで振動片２３３が外側に反ってしまい、振動片２３３とロータ２との接触の強さを大きくすることができない。
【００３６】
これに対して本実施の形態では、図７に示すように、振動片３３とロータ２との間の押付力を大きくしていくと、図７に二点鎖線で示すように振動分離帯３３ｂが撓んで振動片３３が内側に反ってロータ２を巻き込んで、振動片３３とロータ２との接触の強さを大きくすることができる。これは、本実施の形態のステータ３では、ステータ３の直径方向での振動分離帯３３ｂの位置が振動片３３とロータ２との接触点よりも外側だからである。
【００３７】
また、従来のステータ２０３では振動分離帯２３３ｂの向きが押付力と垂直な向きとなっているため、押付力によって撓みやすくなっているが、本実施の形態のステータ３では振動分離帯３３ｂの向きが押付力と垂直な向きではないため、押付力を受けても撓みにくくすることができ、安定したトルクを得ることができる。
【００３８】
図８は、図６に示した従来の超音波モータのトルクと、図７に示した本実施の形態の超音波モータのトルクとを比較した棒グラフである。なお、横軸は図６に示した従来の超音波モータであるか図７に示した本実施の形態の超音波モータであるかを示し、縦軸はその超音波モータのトルクを示す。
【００３９】
図７に示した構成によれば、振動片３３とロータ２との接触の強さを大きくすることができ、図８に示すように、超音波モータのトルクを従来よりも増大させることができる。
【００４０】
次に、本発明の、図３とは別の実施の形態について説明する。
【００４１】
図９は、本発明による超音波モータのステータであって、図３とは別の実施の形態であるステータ１０３を、ロータ接触面から見た斜視図である。
【００４２】
また図１０は、図９に示したステータ１０３を、ロータ接触面から見た平面図である。
【００４３】
さらに図１１は、図１０に示したステータ１０３のＹ−Ｙ断面図である。
【００４４】
なお、この実施の形態においても、ロータ２および台座４との関係は図１と同様である。
【００４５】
図９に示すように、この実施の形態のステータ１０３は、図３の実施の形態と同様に円錐形の先端を切りとってくぼませたかご型であり、そのくぼんだ部分にてロータ２と接し、ロータ２に押し付けるように構成されている。
【００４６】
図９、図１０、および図１１を参照してわかるように、ステータ１０３のロータ２に押し付ける面には多数の振動片１３３が設けられている。これらの振動片１３３のそれぞれはスリット１３３ａによって形成されている。また、振動片１３３と、台座４に固定されたステータ１０３の固定部分１３４との間には、薄肉の振動分離帯１３３ｂが設けられており、振動片１３３が振動しやすくなるように構成されている。
【００４７】
本実施の形態のステータ１０３では、さらに、振動分離帯１３３ｂに、貫通孔である窓１３３ｃが設けられている。この窓１３３ｃを設けることによって、図３の実施の形態よりも振動片１３３が圧電素子によって振動しやすくなる。
【００４８】
図１２は、図３に示した実施の形態と図９に示した実施の形態とを比較し、押付力とトルクとの関係を示す折れ線グラフである。なお、横軸はステータとロータとの押付力を示し、縦軸はその超音波モータのトルクを示す。
【００４９】
図１２を参照してわかるように、図３に示した実施の形態のステータ３を用いた場合よりも、図９に示した実施の形態のステータ１０３を用いた場合の方が、強い押付力に対して大きなトルクを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施の形態による超音波モータの概略を示す斜視図である。
【図２】図１に示した超音波モータ１の側断面図である。
【図３】図１に示したステータ３を、ロータ２に押し付ける方向から見た斜視図である。
【図４】図１に示したステータ３を、ロータ２に押し付ける方向から見た平面図である。
【図５】図４に示したステータ３のＸ−Ｘ断面図である。
【図６】図１３に示した従来のステータ２０３がロータ２と接する部分を拡大して示す断面図である。
【図７】図３に示した本実施の形態のステータ３がロータ２と接する部分を拡大して示す断面図である。
【図８】図６に示した従来の超音波モータのトルクと、図７に示した本実施の形態の超音波モータのトルクとを比較した棒グラフである。
【図９】本発明による超音波モータのステータであって、図３とは別の実施の形態であるステータ１０３を、ロータに押し付ける方向から見た斜視図である。
【図１０】図９に示したステータ１０３を、ロータに押し付ける方向から見た平面図である。
【図１１】図１０に示したステータ１０３のＹ−Ｙ断面図である。
【図１２】図３に示した実施の形態と図９に示した実施の形態とを比較し、押付力とトルクとの関係を示す折れ線グラフである。
【図１３】従来の超音波モータのステータの斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  超音波モータ
２  ロータ
３  ステータ
４  台座
３３  振動片
３３ａ  スリット
３３ｂ  振動分離帯
３４  固定部分
【図１】
2007135269.tif 000003
【図２】
2007135269.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2007135269.tif 000010
【図９】
2007135269.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2007135269.tif 000013
【図１２】
2007135269.tif 000014
【図１３】
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